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真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

發(fā)布時(shí)間：2023-03-02 18:26:32 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 1160 問大家

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于真的有多維度空間嗎的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

1、我們身邊都是三維，真的有存在四維世界嗎？
2、宇宙中真的有《三體》所描述的多維空間存在嗎？
3、高維空間真的存在嗎？科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)或已找到額外維度存在的證據(jù)
4、世界究竟有幾維空間

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

一、我們身邊都是三維，真的有存在四維世界嗎？

雖說人類一直生活在三維世界中，但是根據(jù)科學(xué)家的推測，宇宙是其實(shí)是有很多維度的。但是人類被控在三維世界中無法向更高的維度探索。不過科學(xué)家研究表明，世界上或許真的存在四維世界。

證實(shí)四維空間存在的是十九世紀(jì)中期德國的一名安靜且多病的數(shù)學(xué)家，名叫波恩哈德·黎曼。他的同事說，他除了身體狀況差一點(diǎn)之外還是一名疑病患者。然而就是這樣一個(gè)多病災(zāi)的普通人在今后的人生中為學(xué)科界做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

他的祖母在他上中學(xué)的時(shí)候去世了，著給了他帶來了非常的大的打擊，曾因此病倒在床。成績優(yōu)異的他后來入到了自己喜歡的大學(xué)，學(xué)習(xí)哲學(xué)和神學(xué)。入學(xué)之初本來是學(xué)習(xí)神學(xué)的黎曼因?yàn)閷?shù)學(xué)的興趣后來轉(zhuǎn)到了數(shù)學(xué)學(xué)科。

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

黎曼大學(xué)期間還獲得了去柏林大學(xué)進(jìn)修的機(jī)會(huì)，因?yàn)槭艿綄?dǎo)師的影響，不久他就轉(zhuǎn)學(xué)到了柏林大學(xué)，自此便開始了對數(shù)學(xué)的研究。兩年學(xué)習(xí)后他回到了母校，這時(shí)他已經(jīng)對數(shù)學(xué)有了全新的認(rèn)識(shí)。在1851年時(shí)就成功的論證了即柯西-黎曼方程。他的成就卻不止如此，他隨后還在研究過程中利用狄利克雷這一原理闡述出了黎曼映射定理。而這個(gè)定理也成為了函數(shù)的理論基礎(chǔ)。幾年之后又發(fā)揚(yáng)了微分幾何的研究，并建立了黎曼空間概念，包括將歐氏幾何、非歐幾何納入他的體系中，這同時(shí)也證明了四維空間的存在。

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

也正是因?yàn)樗麑λ木S空間的證實(shí)，極大的推動(dòng)了科學(xué)界關(guān)于多維空間理論的研究?，F(xiàn)在科學(xué)普遍認(rèn)為，在四維空間中，時(shí)間和空間一樣是一個(gè)可以跨越的變量。希望有一天人類可以通過自己的科學(xué)研究，進(jìn)入到四維空間一探究竟。

二、宇宙中真的有《三體》所描述的多維空間存在嗎？

存在，超弦理論是物理學(xué)家追求統(tǒng)一理論的最自然的結(jié)果。愛因斯坦建立相對論之后自然地想到要統(tǒng)一當(dāng)時(shí)公知的兩種相互作用萬有引力和電磁力。他花費(fèi)了后半生近40年的主要精力去尋求和建立一個(gè)統(tǒng)一理論，但沒有成功?，F(xiàn)在回過頭來看歷史，愛因斯坦的失敗并不奇怪。實(shí)際上自然界還存在另外兩種相互作用力弱力和強(qiáng)力?，F(xiàn)在已經(jīng)知道，自然界中總共4種相互作用力除萬有引力之外的3種都可有量子理論來描述，電磁、弱和強(qiáng)相互作用力的形成是用假設(shè)相互交換“量子”來解釋的。

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

但是，引力的形成完全是另一回事，愛因斯坦的廣義相對論是用物質(zhì)影響空間的幾何性質(zhì)來解釋引力的。在這一圖像中，彌漫在空間中的物質(zhì)使空間彎曲了，而彎曲的空間決定粒子的運(yùn)動(dòng)。人們也可以模仿解釋電磁力的方法來解釋引力，這時(shí)物質(zhì)交換的“量子”稱為引力子，但這一嘗試卻遇到了原則上的困難－－量子化后的廣義相對論是不可重整的，因此，量子化和廣義相對論是相互不自洽的。

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

超弦理論是人們拋棄了基本粒子是點(diǎn)粒子的假設(shè)而代之以基本粒子是一維弦的假設(shè)而建立起來的自洽的理論，自然界中的各種不同粒子都是一維弦的不同振動(dòng)模式。與以往量子場論和規(guī)范理論不同的是，超弦理論要求引力存在，也要求規(guī)范原理和超對稱。

超弦理論認(rèn)為，粒子并不存在，存在的只是弦在空間運(yùn)動(dòng)；各種不同的粒子只不過是弦的不同振動(dòng)模式而已。自然界中所發(fā)生的一切相互作用，所有的物質(zhì)和能量，都可以用弦的分裂和結(jié)合來解釋。

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

弦的運(yùn)動(dòng)是非常復(fù)雜，以至于三維空間已經(jīng)無法容納它的運(yùn)動(dòng)軌跡，必須有高達(dá)十維的空間才能滿足它的運(yùn)動(dòng)，就像人的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜到無法在二維平面中完成，而必須在三維空間中完成一樣。

三、高維空間真的存在嗎？科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)或已找到額外維度存在的證據(jù)

在文學(xué)中，有很多小說中討論了額外維度的存在。另一方面，在物理學(xué)中，我們的宇宙包含超過三個(gè)空間維度的可能性是在20世紀(jì)20年代愛因斯坦廣義相對論之后首次提出的?，F(xiàn)代弦理論--試圖使愛因斯坦的觀點(diǎn)與量子力學(xué)定律相一致--甚至假定了世界包括了多達(dá)10個(gè)維度。

在完全不同的背景下，由伊曼紐爾·布洛赫教授和奧德齊爾伯格教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究小組，現(xiàn)在已經(jīng)展示了一種在現(xiàn)實(shí)世界實(shí)驗(yàn)中觀察高維空間的方法。

利用被周期性調(diào)制的二維超晶格所束縛的超原子，科學(xué)家們可以觀察到一種新的量子霍爾效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)版本，這種效應(yīng)將在四維系統(tǒng)中發(fā)生。當(dāng)帶電粒子在二維平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生霍爾效應(yīng)。磁場產(chǎn)生洛倫茲力，使粒子在與其運(yùn)動(dòng)正交的方向偏轉(zhuǎn)。這體現(xiàn)在橫向霍爾電壓的出現(xiàn)中。

1980，克勞斯·馮·克利辛做出了一個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)：在低溫和強(qiáng)磁場下，這種電壓只能得到一定的量子化值。此外，無論實(shí)驗(yàn)樣品的具體性質(zhì)如何，這些值都是相同的。這一驚人的事實(shí)后來被證明，它與描述電子在如此低能量下的行為的量子力學(xué)波函數(shù)的拓?fù)溆嘘P(guān)--這是大衛(wèi)·索利斯于2016獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的開創(chuàng)性工作。

2013，奧德.齊爾伯格和合作者們認(rèn)識(shí)到，四維量子霍爾效應(yīng)的關(guān)鍵特征也應(yīng)該在二維特定的隨時(shí)間變化的系統(tǒng)中顯現(xiàn)，即拓?fù)潆姾杀?，這構(gòu)成了高維模型的一個(gè)動(dòng)態(tài)版本。1983，Thouless指出，通過周期性地調(diào)制一維系統(tǒng)，可以產(chǎn)生粒子的量子化輸運(yùn)，這種反應(yīng)在數(shù)學(xué)上相當(dāng)于二維量子霍爾效應(yīng)。因此，在正交方向上組合兩個(gè)這樣的系統(tǒng)，就可以觀察到4D中預(yù)測的非線性霍爾電流。

伊曼紐爾·布洛赫集團(tuán)現(xiàn)在已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。首先，原子云被冷卻到接近絕對零度，并放置在二維光學(xué)晶格中。這種光學(xué)晶格是由一定波長的反射激光束沿兩個(gè)正交方向的干涉產(chǎn)生的。由此產(chǎn)生的電位類似于雞蛋盒狀的“光晶體”，原子在其中移動(dòng)。通過在每個(gè)方向加入另一束不同波長的激光束，就形成了一個(gè)所謂的超晶格。

研究人員可以通過在同一軸上引入不同波長光束之間恒定的微小角度來實(shí)現(xiàn)所提出的二維拓?fù)潆姾杀?，同時(shí)通過稍微移動(dòng)附加激光束的波長，在正交方向上動(dòng)態(tài)地改變勢的形狀。

當(dāng)在時(shí)間上調(diào)節(jié)電勢時(shí)，原子主要朝調(diào)制的方向移動(dòng)，并以量子化的方式移動(dòng)--這是與Thouless預(yù)言的二維量子霍爾效應(yīng)對應(yīng)的線性(即1d)響應(yīng)。

但除此之外，慕尼黑團(tuán)隊(duì)也觀察到橫向上有輕微的漂移，盡管在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，這個(gè)方向的晶格勢仍然是靜態(tài)的。這種橫向運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于非線性霍爾響應(yīng)--這是4D霍爾效應(yīng)的本質(zhì)特征。通過仔細(xì)監(jiān)測和分析在這個(gè)過程中原子在超晶格中的位置，科學(xué)家可以進(jìn)一步證明這種運(yùn)動(dòng)是量子化的，從而揭示了4D中霍爾效應(yīng)的量子性質(zhì)。

這一結(jié)果現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)表在“自然”雜志上，并由美國的一個(gè)研究小組進(jìn)行了補(bǔ)充性的工作，該研究小組利用光子結(jié)構(gòu)研究了由于4D量子霍爾效應(yīng)而伴隨著這一運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜的邊界現(xiàn)象。這些論文共同提供了高維量子霍爾系統(tǒng)物理的第一次實(shí)驗(yàn)，這為未來提供了許多迷人的前景。這些問題包括我們理解宇宙的基本問題，如量子關(guān)聯(lián)和維數(shù)的相互作用，宇宙磁場的產(chǎn)生和量子引力。

哈佛大學(xué)的物理學(xué)家麗莎.藍(lán)道爾（Lisa.Randall）曾在實(shí)驗(yàn)室做過一個(gè)關(guān)于核裂變的實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中她意外地發(fā)現(xiàn)，有一些微粒竟然憑空消失了。根據(jù)麗莎.藍(lán)道爾的介紹，這些微粒既沒有留下能量，也沒有轉(zhuǎn)變成其他物質(zhì)，就這樣“莫名其妙地不見了”。

對于這個(gè)現(xiàn)象，科學(xué)家認(rèn)為，這些微粒很可能不是憑空消失，而是進(jìn)了入另一個(gè)隱藏的維度中，這個(gè)維度其實(shí)就在我們身邊，但卻因?yàn)樘^細(xì)微以至于我們無法觀測到。

高維空間和靈魂關(guān)系的探索

據(jù)鳳凰衛(wèi)視報(bào)道：美國時(shí)間2010年5月3日，哈佛大學(xué)著名物理學(xué)家、量子物理學(xué)家美女教授麗莎·藍(lán)道爾向媒體宣稱，自2001年以來聯(lián)合美國著名物理學(xué)家John Swegle、康涅狄克大學(xué)的心理學(xué)教授肯耐斯－瑞恩博士、荷蘭Rijnstate醫(yī)院心血管中心的沛姆－凡－拉曼爾醫(yī)生、美國著名心理學(xué)家雷蒙－穆迪博士、英國著名外科醫(yī)生山姆－帕尼爾研究靈魂是否存在的科學(xué)證據(jù)。

經(jīng)過9年的精心研究和無數(shù)次的試驗(yàn)。已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，證明靈魂確實(shí)存在，有望將在2012年向全人類莊嚴(yán)宣告靈魂存在的最權(quán)威的科學(xué)證據(jù)。屆時(shí)人們不得不佩服人類祖先的智慧，在幾千年前就認(rèn)為有靈魂存在。同時(shí)麗莎·藍(lán)道爾也擔(dān)心，一旦科學(xué)界公布靈魂存在的證據(jù)，世界上很多人將不懼怕死亡，自殺或極端事件也將上升。這是她不希望看到的結(jié)果。

科學(xué)家們試圖通過粒子對撞機(jī) 探索量子宇宙，重現(xiàn)約140億年前誕生宇宙的大爆炸后的情形。哈佛美女教授挑戰(zhàn)愛因斯坦，認(rèn)為還有另一個(gè)神秘空間和世界存在。在哈佛大學(xué)的一間實(shí)驗(yàn)室里，一位女教授正在做一個(gè)核裂變的實(shí)驗(yàn)。突然，她發(fā)現(xiàn)一個(gè)微粒竟然離奇地消失得無影無蹤。它會(huì)跑到哪兒去？女教授大膽提出一個(gè)新的設(shè)想：我們的世界中存在一個(gè)人類所看不到的第五維空間。

麗莎·藍(lán)道爾大膽設(shè)想立刻引起了國際物理學(xué)界的震驚。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，人類生存的三維空間加上時(shí)間軸，構(gòu)成的是“四維時(shí)空”。于是，哈佛美女教授挑戰(zhàn)愛因斯坦的消息一時(shí)傳遍了全球。那么，這個(gè)神秘的第五維空間到底是什么？這位美女教授麗莎·藍(lán)道爾說：“在我的一次實(shí)驗(yàn)中，一些微粒莫名其妙地消失了，我認(rèn)為它們是跑到了我們看不到的另外的空間里去了。它們其實(shí)離我們并不遙遠(yuǎn)，只是很好的隱藏了起來?！?/p>

藍(lán)道爾將這個(gè)“我們看不到的空間”稱為“第五維空間”。如果藍(lán)道爾所說的第五維空間存在，那么為什么我們會(huì)看不到它？藍(lán)道爾教授解釋說：“這個(gè)額外存在的維度非常微小，如果某些事物足夠的小，你就不能夠感受到它的存在?！?/p>

中國科學(xué)院理論物理研究所的研究員李淼解釋：這就好比我們看來就是一根線的物體，如果用放大鏡觀察，就可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)里面還有另外的世界——里面的纖維有粗有細(xì)，有不同的方向。這就是我們看不見藍(lán)道爾教授假設(shè)的第五維空間的原因，因?yàn)榫S度太小了。李淼解釋說，“四維”是一個(gè)時(shí)空的概念。它是指人類存在的三維空間再加上一個(gè)時(shí)間。這是愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的概念。我們的宇宙是由時(shí)間和空間構(gòu)成；時(shí)空的關(guān)系，是在空間的架構(gòu)上，即在普通三維空間的長、寬、高三條軸外，又加上了一條時(shí)間軸。

在藍(lán)道爾教授的理論中，如果第五維空間真的存在，那么很可能還存在著另一個(gè)神秘的三維世界。這就是說，我們?nèi)祟惿钤谝粋€(gè)無限大的五維空間中，不過，我們只能感知到其中的四維———空間和時(shí)間，另有一個(gè)維度我們無法看見。然而，就在這五個(gè)維度共同組成的空間中，還有另一個(gè)不為我們所知的三維世界存在。藍(lán)道爾說，那個(gè)“世界”的物質(zhì)組成將完全不同于我們所能感知的這個(gè)世界——其化學(xué)成分和存在的力與我們的世界全然不同。在第五維空間，唯一與我們分享的就是重力。只有重力產(chǎn)生的能量，可以穿梭于兩個(gè)不同的“世界”。

目前，科學(xué)家們正在努力找出重力以外可以穿梭于兩個(gè)不同“世界”的其他物質(zhì)。這樣一來，就可以找出存在于五維空間中的世界，甚至發(fā)現(xiàn)時(shí)光隧道。不過，藍(lán)道爾認(rèn)為，人類目前還沒有能力離開賴以生存的這個(gè)世界。如果發(fā)現(xiàn)了第五維空間，就可以解決物理界一直以來的一個(gè)謎團(tuán)：與電磁力和其他力相比，重力為什么會(huì)如此脆弱？比如，一塊小小的磁鐵就可以將曲別針吸起來，要知道，磁鐵的對手事實(shí)上是擁有地心引力的整個(gè)星球！

藍(lán)道爾透露說，最快在明年（2011年），她就可以把“第五維空間”從假設(shè)變成全新的理論。這是因?yàn)?，歐洲原子核研究中心(CERN)目前正在瑞士和法國的邊境地下100多米深處，興建一臺(tái)世界規(guī)模最大的大型粒子對撞機(jī)。粒子對撞機(jī)正式投入使用后，便可觀察是不是有粒子消失，進(jìn)入了人類看不到的“第五維空間”。屆時(shí)，一條周長27公里的環(huán)形隧道將把兩束質(zhì)子加速到接近光速，然后讓它們以每秒8億次的速率迎面相撞，釋放出大量比質(zhì)子更小的粒子，從而重現(xiàn)宇宙形成時(shí)發(fā)生大爆炸的情形。如果屆時(shí)有粒子消失無蹤，就可以證實(shí)后者進(jìn)入了人類看不到的“第五度空間”。

早在1919年，波蘭人T-卡盧茲就將愛因斯坦的廣義相對論推廣到“五維時(shí)空”。此后，另一位科學(xué)家O-克雷恩將其發(fā)展而形成了新的Kaluza-Klein理論。

藍(lán)道爾教授說，在Kaluza-Klein模型中，存在這樣一些粒子，它們的一些物理特性讓人們感到很奇怪，比如質(zhì)量。在這個(gè)模型里，這些粒子的質(zhì)量總是莫名其妙地增加了。這些增加的質(zhì)量是哪來的呢？“我們認(rèn)為，這些質(zhì)量一定跟額外維度空間中產(chǎn)生的動(dòng)力有關(guān)?！彼{(lán)道爾說，“它們依靠額外空間中的幾何學(xué)存在，而這個(gè)額外維度空間可能就是看不見的第五度空間。所以，我們要想尋找第五度空間，其中一種方法就是尋找這樣一些粒子?！?/p>

現(xiàn)年45歲的麗莎曾因美貌榮登美國《時(shí)尚》雜志，被譽(yù)為哈佛美女教授。身為哈佛大學(xué)理論物理學(xué)專業(yè)的博士，麗莎多年來潛心研究引力、時(shí)空的額外維度、膜宇宙模型和弦理論。她的代表著作《彎曲的旅行：揭開隱藏著的宇宙維度之謎》，由于深入淺出地談?wù)摿巳祟惿硖幤渲械挠钪婀适拢慌e入選《紐約時(shí)報(bào)》2005年 “100本最佳暢銷書”之列。2007年，麗莎被美國《時(shí)代》雜志評(píng)選為全球“100名最有影響力人物”之一，被公認(rèn)為當(dāng)今全球最權(quán)威的額外維度物理學(xué)家。

四、世界究竟有幾維空間

有四維空間。在四維空間中，時(shí)間呈線性進(jìn)行，雖然未來不可預(yù)測，但源頭只有一個(gè)，將來也只有一個(gè)，不管下一秒將發(fā)生什么，即將發(fā)生的未來只有一個(gè)。同樣忽略了三維屬性后，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)，任意一個(gè)四維物體在時(shí)間軸上都表現(xiàn)為一條線段。

維度是事物“有聯(lián)系”的抽象概念的數(shù)量，“有聯(lián)系”的抽象概念指的是由多個(gè)抽象概念聯(lián)系而成的抽象概念，和任何一個(gè)組成它的抽象概念都有聯(lián)系，組成它的抽象概念的個(gè)數(shù)就是它變化的維度，如面積。

三維的世界是靜止的，當(dāng)三維世界以時(shí)間為基準(zhǔn)發(fā)生變化時(shí)，四維空間就產(chǎn)生了，如果把時(shí)間看作一根軸線，則這個(gè)軸線上的任意一個(gè)點(diǎn)，都是一個(gè)三維空間，也就是說無數(shù)個(gè)三維空間依據(jù)時(shí)間軸線集合，構(gòu)成了四維空間。

真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）